Control design of power electronic interfaces for optimal performance of renewable energy systems
电力电子接口的控制设计可实现可再生能源系统的最佳性能
基本信息
- 批准号:1200152
- 负责人:
- 金额:$ 37.24万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2012
- 资助国家:美国
- 起止时间:2012-09-01 至 2017-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Objective: The objective of this project is to develop advanced nonlinear control design methodologies for power electronic interfaces in renewable energy systems with battery/supercapacitor hybrid energy storage. Multiple power converters will be utilized to coordinate the energy flow between the batteries, the supercapacitors, the load, the utility grid and/or the renewable energy sources. Efficient models will be developed to faithfully describe the complex nonlinear dynamics. Based on these models, nonlinear control strategies will be designed for highly efficient, reliable and long lasting energy systems. Intellectual Merits: Power systems with pulse-width-modulated converters are intrinsically nonlinear, and subject to strict input/state constraints and various uncertainties. For systems with hybrid energy storage devices and multiple power converters, the dynamics is more complex. Most existing methods use linearized models and neglect the constraints. This project will develop faithful and tractable nonlinear models, apply advanced nonlinear systems techniques, and develop new theoretical and computational tools for the design of control laws for all the power electronic interfaces involved. Design considerations include safe charging/discharging current/voltage for the batteries, stability, transient dynamics, power factor, total harmonic distortion, ripple reduction, etc. Experimental systems will be constructed to validate the design methods. Broader Impact: Control design methodologies developed in this project will help the power and energy industry to construct renewable energy systems with improved efficiency, reliability, longer lifetime and lower cost. The research results will be disseminated in publications in power and energy communities as well as in control systems community. Undergraduate and graduate students will be trained to construct various power converters, to design and implement feedback laws for optimal performances. They will be involved in the construction of an experimental solar system, with multiple power electronic interfaces. One female student and one African American student will be working on the project. They will be trained as productive forces for the power and energy industry.
目的:该项目的目标是开发先进的非线性控制设计方法,用于可再生能源系统中的电力电子接口与电池/超级电容器混合储能。将利用多个功率转换器来协调电池、超级电容器、负载、公用电网和/或可再生能源之间的能量流。将开发有效的模型来忠实地描述复杂的非线性动力学。基于这些模型,非线性控制策略将设计高效,可靠和持久的能源系统。 智力优势:具有脉宽调制变换器的电力系统本质上是非线性的,并且受到严格的输入/状态约束和各种不确定性的影响。对于具有混合能量存储设备和多个功率转换器的系统,动态特性更加复杂。现有的方法大多使用线性化模型,忽略了约束条件。该项目将开发可靠和易处理的非线性模型,应用先进的非线性系统技术,并为所有涉及的电力电子接口的控制律设计开发新的理论和计算工具。设计考虑因素包括电池的安全充电/放电电流/电压、稳定性、瞬态动力学、功率因数、总谐波失真、涟漪减少等。将构建实验系统来验证设计方法。 更广泛的影响:该项目开发的控制设计方法将帮助电力和能源行业构建具有更高效率、可靠性、更长寿命和更低成本的可再生能源系统。研究成果将在电力和能源界以及控制系统界的出版物中传播。 本科生和研究生将接受培训,以构建各种功率转换器,设计和实施反馈法律的最佳性能。他们将参与建造一个实验性的太阳能系统,具有多个电力电子接口。一名女学生和一名非裔美国学生将参与该项目。他们将被培养成为电力和能源行业的生产力。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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